Взаимодействие коллоидных магнитных частиц с электрическим и магнитным полями

• Автор: Падалка, Виталий Васильевич
• Шифр специальности: 01.04.13
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Ставрополь
• Количество страниц: 302 с. : ил.

Список основных обозначений и аббревиатур

Состояние вопроса исследования

Глава 1. Магнитная жидкость как система магнитных частиц и ее фи

зико-химические свойства

1.1. Седиментационная устойчивость

1.2. Броуновское движение частиц в магнитной жидкости

1.3. Статические магнитные свойства и механизмы дезориентации маг

нитных моментов частиц магнитной жидкости

1.4.Изучение магнитной жидкости с помощью мессбауэровской спектро- 27 скопии

1.5. Модели магнитных жидкостей

1.6. Влияние агрегирования частиц в магнитной жидкости на ее оптиче- 37 ские свойства
1.7. Электрофизические свойства магнитных жидкостей
Обоснование цели и постановка задач исследования
Глава 2. Объект и методики исследования
2.1. Выбор объектов и их физико-химические характеристики
2.2. Электронно-микроскопическое определение размеров частиц
2.3. Измерение электропроводности магнитных жидкостей
2.4. Мессбауэровская спектроскопия как метод определения суперпара- 65 магнетизма коллоидных частиц
2.5. Методика изучения светорассеяния
2.6. Методика изучения двойного лучепреломления и дихроизма
2.7. Спектральные характеристики коллоидных растворов
2.8. Отбор образцов по анизотропии рассеяния света
2.9. Исследование спектральной зависимости разности показателей пре- 95 ломления обыкновенного и необыкновенного лучей
2.10. Коагуляция частиц твердой фазы в слабоконцентрированных маг- 103 нитных жидкостях в магнитном поле после воздействия электрическим полем
Выводы ко II главе
Глава 3. Двулучепреломления магнитной жидкости в электрическом 110 и магнитном нолях
3.1. Ориентационный механизм двулучепреломления в электрическом и 110 магнитном полях
3.2. Компенсация оптической анизотропии в скрещенном электрическом и 126 магнитном полях

3.3. Взаимодействие магнитных коллоидных частиц с постоянным маг- 137 нитным и переменным электрическим полями
Выводы к III главе
Глава 4. Кинетические процессы двулучепреломления и светорассея- 152 ния магнитных жидкостей в импульсных электрическом и магнитном полях
4.1. Экспериментальное изучение переходных процессов нарастания и 152 спада оптической анизотропии в магнитных коллоидах
4.2. Изучение кинетики эффекта компенсации в скрещенных электриче- 167 ском и магнитном полях
4.3. Изучение кинетики светорассеяния в электрическом поле
4.4. Исследование динамического рассеяния света по методу автокорре- 202 ляционной функции
4.5. Агрегаты и кластеры частиц как причина индуцированной оптической 218 анизотропии в магнитных коллоидах
Выводы к IV главе
Глава 5. Применение коллоидных растворов магнитных частиц для 229 изучения объемного электрического заряда в жидких диэлектриках
5.1. Использование эффекта Керра для измерения напряженности элек- 229 трического поля
5.2. Способ измерения напряженности и визуализации распределения 239 электрического поля в жидких диэлектриках, содержащих магнитные коллоидные частицы
5.3. Изучение объемного заряда в жидких диэлектриках
5.4. Модель образования объемного заряда в приэлектродном слое ячейки 251 Керра
Выводы к V главе
Заключение. Основные результаты и выводы
Список литературы
СПИСОК ОСНОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ И АББРЕВИАТУР
а, Ь, с - главные оси эллипсоидов;
B, В - магнитная индукция;
C, с - объемная концентрация;
Э - оптическая плотность;
0 - коэффициент диффузии; с! - диаметр частицы;
Е, Е - напряженность электрического поля;
БД- сила;
g - ускорение свободного падения;
Н, Н - напряженность магнитного поля;
Нс - коэрцитивная сила;
Н - высота;
1 - интенсивность светового потока;
?к ~ функция Бесселя;
) - поток частиц;
К - константа анизотропии; кв - постоянная Больцмана; к - показатель поглощения (экстинкции) света; к=27г/Х- волновое число;
1 — толщина слоя жидкости;
М, - намагниченность; намагниченность насыщения; т, т - магнитный момент частицы;
ЕГ, - коэффициенты деполяризации (размагничивания); п - показатель преломления света; п - численная концентрация частиц; р - дипольный момент частицы; р — давление; г - радиус частицы;
Б - расстояние между поверхностями двух сфер в формуле Гамакера; Т - температура;
I - время;
II, и - энергия;
V, V - объем; у - скорость;
х =27п7А - параметр частицы; х, у, ъ - координаты прямоугольной системы; а- поляризуемость частицы; а- коэффициент поглощения света;
<'/> - средняя анизотропия тензора поляризуемости;
А - коэффициент деполяризации света;
5 - разность фаз;
6 - толщина адсорбционного слоя;

Магнитные коллоиды феррита кобальта были приготовлены по методике, предложенной рядом авторов [1, 377]. В качестве контрольного образца использовались растворы феррита кобальта, полученные из Института физики Латвийской АН г. Рига. В качестве контрольных образцов были использованы жидкости, полученные из Краснодарского НИЛИ Газпереработки и Ивановского СКТБ «Полюс». Образцы феррита кобальта изготавливались на кафедре химии СГУ при осаждении соответствующих солей щелочью при температуре 90°С по методике, предложенной в работе [374]. Объемная концентрация частиц феррита кобальта в полученных образцах не превышала 10% (8,8% и 6,7%).
В работе [377] были изучены магнитные свойства и морфология малых ферритовых частиц, полученных путем химического осаждения. Было обнаружено, что намагниченность насыщения испытывает резкое уменьшение по сравнению с объемными образцами, когда размер частиц становится меньше
100 А.
По измерению значения коэрцитивной силы Не [при комнатной температуре она соответственно равна Со017Рео,зРе204 - ЗЗОЭ (с1=120А), СоРе204 - 670Э (6=170А); Ре204 - не менее 50Э (6=170-110А)] был сделан вывод, что эти ферриты состоят из смеси ферримагнитных и суперпарамагнитных частиц. Уменьшение (относительное) для наманиченности насыщения тем больше, чем меньше константа К магнитной кристаллической анизотропии. В статье разбирается 4 возможных случая, приводящих к уменьшению намагниченности насыщения: 1) дефекты кристаллической решетки; 2) массовый эффект поглощения воды поверхностью частиц; 3) химические изменения поверхности; 4) магнитная деградация на поверхности частиц за счет хаотического расположения спинов.
Выдвинуто предположение, что уменьшение намагниченности, наиболее вероятно, связано с магнитно-неактивным слоем на поверхности частиц. Для частиц СоРе204 размером в ЮОА толщина такого слоя оценивается в 4А.
Наиболее эффективным стабилизатором, применяемым в настоящее время для получения магнитных коллоидов в неполярных средах, является олеиновая